Je staat buiten in het noorden van Noorwegen, het is bitter koud, en dan schuift er iets groens over de hemel. Geen vliegtuig, geen drone: het beweegt te traag en te vloeiend voor dat, maar er is iets krachtigs aan. Wat je boven je hoofd ziet, begon anderhalve dag geleden als een explosie op een ster op 150 miljoen kilometer afstand. Dat het überhaupt boven je hoofd terechtkomt, is het resultaat van een keten van fysieke processen die zo elegant in elkaar grijpen dat ze bijna onwerkelijk klinken. Dit is hoe het noorderlicht echt werkt.
Het begint op de zon: een kosmische nies
De zon is geen rustige bal van licht. Op haar oppervlak woeden voortdurend magnetische stormen, en soms barst er een reusachtige hoeveelheid energie en materie los. Dat heet een coronale massa-uitstoot, of CME. Stel je voor dat de zon niest: een wolk van miljarden tonnen geladen deeltjes, voornamelijk elektronen en protonen, wordt de ruimte in geblazen met snelheden van 500 tot soms meer dan 2.000 kilometer per seconde.
Naast die uitbarstingen is er ook de zogeheten zonnewind, een constante stroom van deeltjes die de zon altijd uitzendt, rustig of niet. Maar een CME is de big bang van dit verhaal, de trigger voor de sterkste noorderlichten.
Onderweg: 150 miljoen kilometer in één tot drie dagen
Die wolk van geladen deeltjes raast door het vrijwel lege heelal. Geen wrijving, geen weerstand. Ze leggen de afstand van de zon naar de aarde af in gemiddeld één tot drie dagen, afhankelijk van hun snelheid. Ze dragen ook een eigen magnetisch veld mee, de zogeheten interplanetaire magnetische veldlijn, en dat veld bepaalt straks hoe hard de aarde geraakt wordt.
De onzichtbare schildwacht: het magnetisch veld van de aarde
De aarde heeft geluk. Ze is omgeven door een magneetveld, de magnetosfeer, die eruitziet als een reusachtige druppel die aan de zonzijde plat is ingedeukt en aan de nachtzijde uitgerekt. Dit veld weerkaatst de meeste deeltjes van de zonnewind. Zonder het zou de aarde er uitzien als Mars: kaal, droog en nagenoeg zonder dampkring.
Maar de magnetosfeer is niet waterdicht. Wanneer het magnetisch veld van een binnenkomende CME tegengesteld gericht is aan dat van de aarde, een situatie die wetenschappers zuidwaarts gericht veld noemen, kunnen de twee veldlijnen aan elkaar koppelen. Op dat moment stroomt er een lawine van deeltjes langs de magnetische veldlijnen naar binnen, precies naar de polaire gebieden.
De trechter naar de polen
Het magneetveld van de aarde heeft de vorm van een torus, vergelijkbaar met een appel waarbij de kern van boven naar beneden loopt. De veldlijnen buigen aan de equator ver weg van het oppervlak, maar lopen aan de polen steil naar beneden. Ze vormen als het ware een trechter. Binnengedrongen deeltjes spiraliseren langs die trechter omlaag, richting de magnetische polen. Dat is waarom het noorderlicht verschijnt in een ringvormige zone rondom de magnetische pool, de zogenaamde auroragesp.
Botsingen op 100 kilometer hoogte
Op zo’n 100 tot 300 kilometer boven de grond botsen de deeltjes op moleculen en atomen in de ijle dampkring: voornamelijk zuurstof en stikstof. Die botsing pompt energie in de moleculen, die raken in een zogenaamde aangeslagen toestand. Ze trillen als een geraakte stemvork, maar dan op atomaire schaal. Om die extra energie weer kwijt te raken, stoten ze een foton uit, een lichtdeeltje. En dat licht zien wij als het noorderlicht.
Waarom groen, rood, blauw of roze?
De kleur hangt af van welk molecuul geraakt wordt en op welke hoogte. Dat is geen toeval, het is nauwkeurige scheikunde.
- Groen is verreweg de meest geziene kleur. Het komt van zuurstofatomen op een hoogte van ongeveer 100 kilometer. Dit is ook de hoogte waar de meeste deeltjes botsen, vandaar de dominantie van groen.
- Rood verschijnt hoger, rond de 200 kilometer, ook van zuurstof maar dan met een langere reactietijd. Rood is zeldzamer en zachter, en zichtbaar bij sterke stormen.
- Blauw en paars komen van stikstofmoleculen, lager in de atmosfeer. Ze zijn moeilijker met het blote oog te zien, maar een camera pikt ze wél op.
- Roze of magenta onderaan een gordijn is een combinatie: de overgang van stikstofblauw en zuurstofgroen op de rand van de auroragesp.
Als je ooit een foto ziet waarop de onderkant van een gordijn roze oplicht, is dat precies die grenszone in actie.
Vormen en beweging: waarom het golft
Het noorderlicht hangt niet stil als een lamp aan de hemel. Het golft, flikkert, vouwt zich samen en openbaart zich in gordijnen of stralen. Dat komt door de voortdurende beweging van geladen deeltjes langs magnetische veldlijnen die zelf ook fluctueren. Kleine variaties in de elektrische stroom hoog in de atmosfeer, de zogeheten Birkeland-stroom, zorgen ervoor dat de lichtbanden meebewegen. De snelle flikkeringen die je soms ziet bij intense displays zijn letterlijk de stroom die in frequentie verandert, vergelijkbaar met een neonlamp die aan het flikkeren slaat, maar dan op planetaire schaal.
Hoe voorspelbaar is het noorderlicht?
De KP-index is het meestgebruikte getal in de aurorowereld. Het loopt van 0 tot 9 en geeft aan hoe actief de geomagnetische activiteit is. KP 1 of 2 is een rustige dag, enkel zichtbaar hoog in de poolgebieden. KP 5 of hoger is een geomagnetische storm, en dan schuift de auroragesp zuidwaarts. Bij KP 8 of 9 zijn noorderlichten zichtbaar tot in Nederland en België.
Ruimteweerbureaus zoals NOAA’s Space Weather Prediction Center en de Europese Space Weather Service geven voorspellingen af, maar let op: een CME detecteren kan, maar de exacte impact inschatten is zoals een buienradar voor drie dagen vooruit. De richting van het magnetisch veld in de CME, het cruciale verschil tussen een matig en een spectaculair display, is pas meetbaar wanneer de wolk op zo’n 1,5 miljoen kilometer van de aarde is. Dat geeft je nog maar 15 tot 60 minuten waarschuwing. Apps als SpaceWeatherLive of Alertes Aurora sturen meldingen, maar die laatste kilometers blijven onzeker.
Waar in Europa in november?
November is een van de betere maanden voor noorderlicht, en niet alleen omdat de nachten langer zijn. Rond de equinoxen, in maart en september, maar ook in de herfst en winter, is de aarde vanwege haar positie ten opzichte van de zon gevoeliger voor geomagnetische storingen.
In Europa zijn IJsland en Noord-Noorwegen (Tromsø, Alta) de meest betrouwbare locaties. Ze liggen vrijwel permanent in de auroragesp. Fins Lapland en Noord-Zweden zijn vergelijkbaar. Bij een KP van 5 of hoger worden ook de kuststreken van Noord-Schotland, Noord-Denemarken en soms het noorden van Nederland reel als kijklocatie. Bij een zeldzame KP 8 of 9, en die komen vaker voor in actieve jaren, zijn zelfs midden-België en midden-Nederland niet uitgesloten. Dan moet je snel reageren en naar een donkere plek buiten de stad.
De zonnenactiviteitscyclus en de komende jaren
De zon doorloopt een cyclus van ongeveer 11 jaar tussen zonneminimum en zonnemaximum. We zitten op dit moment in een periode van hoge activiteit, want Solar Cycle 25 heeft zijn piek bereikt en overtreffen de verwachtingen. De zon is actiever dan voorspeld. Dat betekent dat de kans op sterke CMEs en indrukwekkende noorderlichten de komende één tot twee jaar nog aanwezig blijft voordat de activiteit langzaam afneemt. Voor wie het noorderlicht wil zien, is dit een goed moment om niet te wachten.
Zelf spotten: de praktische vertaling
Je hoeft geen wetenschapper te zijn om het noorderlicht te vinden, maar je moet de fysica wel respecteren.
Donkerte is de eerste vereiste. Lichtpollutie uit steden overspoelt zelfs een matige display. Rij minimaal 20 kilometer buiten de bebouwde kom, richting een open plek met een vrij zicht op het noorden. Een meer, een hei of een strand werken goed.
Wolken zijn de grootste vijand. Check een weerapp specifiek op bewolking, niet op regen. Een heldere maar koude novembernacht is ideaal.
De beste uren zijn rond lokale middernacht, van 22.00 tot 02.00 uur, wanneer je locatie recht onder de auroragesp staat. In IJsland of Tromsø kan dat ook vroeger zijn.
Zet je telefoon op nachtmodus of gebruik een camera met handmatige instellingen (ISO 1600 tot 3200, sluitertijd 5 tot 15 seconden, diafragma zo open mogelijk). De camera ziet kleuren die je oog bij zwakke displays mist, waaronder dat blauw en roze aan de randen.
En dan is er nog het meest onderschatte advies: wacht. Het noorderlicht kan tien minuten verdwijnen en dan in volle kracht terugkomen. Wie na het eerste flauwe groene bandje al naar de auto loopt, mist soms de show van zijn leven.
Het noorderlicht is de aarde die reageert op haar ster, met licht als bijproduct. Van een explosie op de zon, via anderhalve dag reizen door de lege ruimte, een confrontatie met het magneetveld en een val langs de poolgebieden tot aan de botsing met een zuurstofatoom op 100 kilometer hoogte: elk groen flikkertje heeft die hele reis achter de rug. Een Noorse hemel kijken is dan ook meer dan een mooi plaatje opvangen. Je kijkt naar een natuurkundig proces dat live voor je neus plaatsvindt.
